KR19980073851A

KR19980073851A - 마찰 시스템

Info

Publication number: KR19980073851A
Application number: KR1019970009415A
Authority: KR
Inventors: 볼프강얀
Original assignee: 코미쉬케마르틴:퓌츠헤르만; 회르비거안트립스테크닉게엠베하
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-20
Publication date: 1998-11-05
Also published as: US5958608A; DE59707387D1; EP0798482A1; EP0798482B1; ATA53596A; JPH102364A; AT402961B

Abstract

윤활유에 의해 적신 마찰계는 마찰표면을 따라 서로 상대적으로 움직일 수 있는 한 조의 마찰체를 포함한다. 마찰표면의 적어도 하나는 마찰표면에서 직각으로 떨어지면서 감소하는 열용량비와 열 전도율비를 갖는 마찰 라이닝을 포함해 경계마찰과 윤활 오일의 열 제거는 마찰표면의 각 마찰점에서 일어나서 마찰체의 고착경향을 제거하여 상수의 마찰계수와 저 마모율을 얻는다.

Description

마찰 시스템

발명은 서로 상대적으로 이동가능한 한 조의 마찰체와 마찰 라이닝(lining)을 갖는 적어도 하나의 마찰체를 갖는 마찰 시스템에 관련된다.

종래의 습식작동 마찰 시스템은 판, 디스크(disk), 드럼(drum), 콘(cone)과 동기링(ring)같은 마찰요소를 갖는다. 마찰요소의 한 면은 높거나 안정된 마찰계수와 낮은 마모율을 얻기 위해 마찰 라이닝으로 코팅된다. 지지요소에 그루브되고 크기가 만들어진 소결 마찰 라이닝이거나 지지부에 문질러지고 접착된 유기 마찰 라이닝인 마찰 라이닝은 주어진 상황에 따라 선택된다.

상기 언급한 종래 마찰계의 불이익 중 하나는 마찰계수와 마모율을 특정 응력, 각 마찰표면과 사용된 윤활유에 매우 의존하는 것이다. 예로 상기 언급한 유기 마찰 라이닝(lining)은 고압력점에서 파손되거나 고응력과 부족한 냉각상태 하에서 소위 고열점을 생성시킨다. 더우기 사용된 윤활 오일에 의존해 소결된 마찰 라이닝의 마찰계수는 시스템이 고속작동과 저냉각상태일 때 표면 반대에 소결전달을 일으키고 작업은 시스템이 저압력하에서 평탄하지 않다. 이 문제는 마찰 시스템과/또는 클러치, 브레이크, 동기장치에 장착한 소조립부품을 손상시킨다.

그러므로 상기 발명의 목적은 저마모율로 넓은 응력의 범위에서 상수, 오일에 상관없는 마찰계수를 발생시키는 마찰 시스템을 제공함에 의해 종래 기술의 문제점을 극복하는 데 있다.

적어도 2개의 마찰체는 서로 상대적으로 움직이고 마찰적으로 연결되고 마찰표면에서 서로 동력을 전달하기 위해 윤활 오일에 의해 적셔지는 것을 포함하는 마찰 시스템에서, 마찰체의 하나는 마찰표면에서 수직으로 멀리 떨어지면서 감소하는 열용량비와 열전도율비를 갖는 마찰 라이닝이 상기 마찰표면의 각 마찰점에서 윤활 오일의 열제거와 경계 마찰을 일으켜 마찰체의 고착을 제거한다.

도면을 참고로 발명의 구체예를 읽으면 발명의 특성이 명백해진다.

내용없음

도 1 은 발명의 구체예에 따른 마찰 시스템의 단면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 … 반마찰체 2 … 마찰층

3 … 전도층 4 … 연결층

5 … 오일막 6 … 지지부

7 … 마찰점

도 1 에서 상기 발명의 구체예가 보여진다. 마찰 시스템의 반마찰제(1)(예로 브레이크 드럼)이다. 마찰 시스템의 다른 마찰체는 상대적으로 낮은 열전달율을 갖는 마찰층(2)을 형성하기 위해 표면막으로 고정된다. 마찰층(2) 아래는 상대적으로 높은 열전달율을 갖는 다량의 구리가 함유된 매트릭스(matrix)로 만들어진 전달층(3)이 있다. 마찰층(2)와 전달층(3) 사이에서 약 0.02mm 두께로 연결층(3)이 있다. 연결층(4)는 코팅시 전달층(3)의 구멍에 마찰층(2)의 요소가 들어가도록 허용함으로써 마찰층(4)과 전달층(3) 사이에 높은 접착 강도를 보장한다. 마찰층(2), 전달층(3)과 연결층(4)는 마찰 시스템의 마찰체 중 하나를 위한 마찰 라이닝(lining)을 형성한다.

부가하여, 윤활유에서 형성된 오일막(5)은 반마찰제(1)와 마찰층(2) 사이에 들어오고 금속으로 만들어진 지지부(6)는 마찰 라이닝을 지지하기 위해 제공된다. 각 마찰점(7)에서 오일막(5)의 증발은 마찰층(2)의 열장벽을 통해 일어난다.

상기 발명은 마찰면에서 직접적인 경계마찰의 부분을 증가함으로써 오일과 무관한 높은 마찰계수를 얻는다. 부가하여, 윤활 오일은 압력만으로는 깨뜨릴 수 없는 마찰점(7)에서 경계마찰을 얻기 위해 발명은 마찰점(7)에서 존재하는 얇은 오일막을 제거하기 위해 열수단을 사용한다(즉, 마찰체의 동적운동시 마찰점(7)에서 압력만으로 제거되지 않는 얇은 오일막을 증발시킨다).

따라서 상기 발명은 경계마찰을 형성하고 마찰체의 고착경향 없이 표면의 각 마찰점에서 오일막을 열적으로 제거한다. 코팅된 마찰체의 측부에 열용량과 열전도의 물성치에서 특별한 과정 때문에 마찰 자체에 의해 발생된 많은 열이 있는 마찰층(2)의 표면은 오일막에 있는 것을 증발로 위치와/또는 지역에서 경계마찰을 일으키고 발생된 마찰열의 작은 부분은 두 개의 마찰 상대에 직접 작용하는 지역에 남아있어 마찰상대 사이에 고열점과/또는 고착의 발생은 피한다.

종래의 마찰 시스템에서 변하는 마찰계수는 사용된 윤활 오일에 따라 50%까지 영향을 받는다. 반면에 상기 발명의 마찰계수 변화는 5% 이내이다. 또, 종래의 마찰 시스템에서 동적 마찰계수는 연속적으로 작게 되고 마모율은 마찰열이 약 3.6J/mm²로 증가하고 마찰동력이 약 5W/mm²일 때 커진다. 그러나 발명의 마찰 시스템에서 20,000회를 TAI 23, 75W-90 오일에서 4.3N/mm²압력으로 6m/s로 운전하는 동기링(ring)을 포함해서 접촉표면당 0.03mm의 마모율을 갖는 상수의 마찰계수 0.12가 얻어진다. 실제로 마찰 라이닝의 열용량/열전도비는 마찰 시스템의 두드러진 이런 물성치가 필요하다. 안정된 동적 마찰계수와 낮은 마모율은 마찰 라이닝과/또는 지지부의 하단으로 분산된 열량에 대한 마찰점과/또는 지역에서 발생된 대응하는 열의 비에 의해 발생된다.

발명의 한 양상은 대개 동종의 층의 적어도 한 조의 마찰 라이닝을 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 합성물과 표면에 수직으로 물성치의 다소 계속적인 수정을 갖는 마찰 라이닝이 사용될 수 있다. 후자의 설계는 간단한 생산에서 바람직하다. 이 경우 각 층의 물성치는 서로 동등하게 하는 것이 상대적으로 쉽다.

발명의 다른 양상으로 구리 합금인 높은 열전도율을 갖는 전도층(3)은 유기접착제로 탄소와 산화 세라믹의 형성에서 마찰공학적으로 안정한 물질로 만들어진 얇고, 탄성마찰층(2)에 의해 덮혀진다. 마찰 라이닝의 표면에서 수직적으로 멀리 떨어져 얻으려고 하는 효과와/또는 필요한 진행을 얻기 위해 필요한 물성치를 제공함으로써 마찰 시스템은 구축된다.

상기 발명에서 마찰층(2)의 열용량과 전도층(3)의 비는 1.35:1-14:1 범위이고 열전도의 대응비는 44:1-123:1 범위이다. 이 범위는 한편으로 적절한 마찰계수와 저마모율을 낳는다.

전도층이 약 3.8J/cm³。K의 열용량과 약 1.7W/cm。K의 열전도율을 갖는 다공성의 구리/아연/주석 합금 층으로 구성되고 마찰층(2)이 약 0.7J/cm³。K의 열용량과 0.02W/cm。K의 열전도율을 갖는 유기적으로 결합된 탄소/산화 세라믹 층으로 구성될 때, 상기 발명의 마찰 시스템은 마찰 라이닝의 표면에서 수직으로 멀리 떨어지면서 열전도율비에 대한 열용량의 바람직한 과정을 낳는다.

상기 언급한 열용량과 열전도율비에서 전도층(3)의 두께와 마찰층(2)의 두께비가 1:4 내지 1:11 일 때 마찰 라이닝의 열절약에서 향상을 가져온다. 마찰층(2)의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 산화 세라믹에 대한 탄소의 비는 수정될 수 있다. 그래서 예로 33:20 비로 유연과 코크스의 형성에서 유일하게 탄소를 사용할 때 마찰계수는 0.11이다. 만약 유연, 코크, 석영의 비가 33:20:20 이라면 마찰계수는 0.12이다. 만약 유연과 석영의 비가 33:20이라면 마찰계수는 0.14이다. 이런 마찰계수는 성능특성 GL 4 를 갖는 TAF 23, 75W-90 변속기 오일 또는 성능특성 GL 5 를 갖는 SAF 66, 75W-90과 완전 합성오일과 브레이크에서 3.6J/mm²까지의 응력과 동기에서 2.05J/mm²까지의 응력하에서 폴리알파올레핀(polyalphaolefin)에서 얻어진다.

상기 발명에 따라 기술된 마찰 시스템을 사용할 때 브레이크, 클러치, 동기 등 등의 사용자 뿐만 아니라 설계 엔지니어에게 유용하다. 상수의 오일에 상관없는 마찰계수는 설계 엔지니어에 의해 바라는 효과를 보장하고 정상하중하에서 과부하나 파손을 피한다. 마찰계수의 감소는 동기의 기능적 한계에 도달하지 못하고 증가는 콘(cone)에서 동기링의 제거를 못하게 해 기어손상을 야기시키기 때문에 오일에 관계없는, 응력에 관계없는 마찰계수는 동기적용에서 특히 중요하다.

테스트에서 성공적인 마찰 시스템의 조합예가 아래에 있다.

예 1 :

0.80mm의 층(3)을 산소결 방법으로 구리/주석이 86/15로 지름 177.5mm의 강지지부(6)가 소결되고 체 프레싱(pressing) 방법에 의해 0.07mm의 막 두께에 압력을 받는다. 마찰층(2)은 31M % 유연, 20M % 코크스의 5M % 석영으로 되니 니트릴(nitrile) 고무/페놀수지로 구성되어 있다. 60℃에서 건조후 페놀수지는 20분 동안 200℃에서 강화된다. 두 층의 결합은 연합하여 그루브(groove)되고 만들어진다. 결국 마찰결합은 청동층(3) 아래 0.5mm 두께, 0.02mm의 전이층(4), 탄성층(2)의 상부 0.05mm 두께로 구성되어 있다.

구리/주석 산소결층(3)의 열용량은 3.43J/cm³。K이고 열전도율은 1.67W/cm³。K이다. 표면막(2)은 0.04W/cm³。K의 열전도율을 갖고 0.79J/cm³。K의 열용량을 갖는다. 상부층의 열전도율과 하부층의 열효율의 비는 39.25이다. 2.46J/mm²의 마찰 액티버티(activity)와 0.96W/mm², 1.74W/mm²과 2.67W/mm²의 마찰동력으로 마찰 시스템의 실험은 10,000번 동안에 폴리알파올레핀(polyalphaolefin)으로 완전 합성 오일로 0.115의 평균 마찰계수를 얻는다. 마찰표면의 마모는 10,000회 후 0.022mm였다.

예 2 :

100mm의 최종단면을 위한 동기링(ring) 평면 부분은 0.55mm의 층(3)로 산소결방법으로 75/20/5의 구리/아연/주석 합금을 소결하여 체 프레싱 방법으로 0.11mm 의 막(2)에 압력을 받는다. 막의 구성은 33M % 유연, 15M % 코크스와 20M % 석영으로 된 니트릴(nitirile)/페놀수치이다. 평면부 슬러그(slug)는 양측이 코팅된다. 건조와 경화 후 평면부는 그루브를 포함해 동기링으로 들어간다. 산소결층은 열용량 2.83J/cm³。K와 연전도율 1.55W/cm³。K이다. 표면막은 0.03W/cm³。K의 열전도율이고 0.81J/cm³。K의 열용량이다. 열전도율의 비는 94.3이다. 0.46J/mm²의 마찰 액티버티(activity)와 0.96W/mm², 1.84W/mm²의 마찰동력으로 ATF 오일로 이중동기링의 실험은 0.13의 마찰수치를 나타내고 40,000번 후 0.15mm의 축상 용적마모가 나타났다. 이것은 0.02mm미만의 라이닝 마모율에 해당한다.

예 3 :

예 2 에서 생산한 부품은 순수한 폴리알파올레핀으로 실험했다. 마찰계수는 0.120의 수치이고 축용적마모는 0.11이다.

상기 발명의 구체예가 기술될 때 다양한 수정이 발명의 범위 내에서 될 수 있다는 것은 당업자에게는 명백하다. 따라서 청구항은 발명의 범위 내에서 수정을 포함한다.

내용없음

Claims

적어도 2개의 마찰체는 서로 상대적으로 움직일 수 있고 마찰적으로 연결되고 서로는 마찰표면에서 동력을 전달하기 위해 윤활유에 의해 적셔지는 것을 포함하는 마찰 시스템에서 상기 마찰체 중 하나는 상기 마찰표면에서 수직으로 멀리 떨어지면서 감소하는 열용량비와 열전도율비를 갖는 마찰 라이닝이 상기 마찰표면의 각 마찰점에서 윤활 오일의 열제거와 경계마찰을 일으켜 상기 마찰체의 고착을 제거하는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 마찰 라이닝은 적어도 2개의 동종의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 2 항에 있어서, 전도층은 높은 열전도율을 갖는 구리합금으로 만들어지고, 마찰층은 상기 전도층을 덮는 탄소와 산화 세라믹의 형성에서 마찰공학적으로 안정한 재료로 만들어지고, 상기 전도층과 상기 마찰층 사이에 유기 접합체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 2 항에 있어서, 마찰층에 대한 전도층의 상기 열용량비는 1.35:1-14:1 범위이고 대응하는 열전도율비는 44:1-123:1 범위임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 2 항에 있어서 전도층은 약 3-8J/cm3。K의 열용량과 1.7W/cm³。K의 열전도율을 갖는 다공성 구리/아연/주석 합금을 포함하고 마찰층은 약 0.7J/cm³。K의 열용량과 약 0.02W/cm³。K의 열전도율을 갖는 유기적으로 접합 탄소/산화 세라믹 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 2 항에 있어서, 전도층에 대한 마찰층의 두께비는 1:4-1:11의 범위임으르 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 1 항에 있어서, 산화 세라믹요소에 대한 탄소부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정되는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 3 항에 있어서, 마찰층에 대한 전도층의 열용량비는 1.35:1-14:1 범위이고 대응되는 열전도율비는 44:1-123:1임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 3 항에 있어서, 전도층은 약 3-8J/cm³。K의 열용량과 약 1.7W/cm³。K의 열전도율을 갖는 다공성 구리/아연/주석합금 층을 포함하고 마찰층은 약 0.7J/cm³。K의 열용량과 약 0.02W/cm³。K의 열전도율을 갖는 유기적으로 접합 탄소/산화 세라믹 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 4 항에 있어서, 전도층은 약 3-8J/cm³。K의 열용량과 약 1.7W/cm³。K의 열전도율을 갖는 다공성 구리/아연/주석 합금 층을 포함하고 마찰층은 약 0.7J/cm³。K의 열용량과 약 0.02W/cm³。K의 열전도율을 갖는 유기적으로 접합 탄소/산화 세라믹 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 3 항에 있어서, 전도층에 대한 마찰층의 두께비의 범위는 1:4-1:11 임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 4 항에 있어서, 전도층에 대한 마찰층의 두께비의 범위는 1:4-1:11 임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 5 항에 있어서, 전도층에 대한 마찰층의 두께비의 범위는 1:4-1:11 임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 6 항에 있어서, 전도층에 대한 마찰층의 두께비는 1:4-1:11 임을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 2 항에 있어서, 산화 세라믹 요소의 부분에 대한 탄소 부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정될 수 있음을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 3 항에 있어서, 산화 세라믹 요소의 부분에 대한 탄소부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정될 수 있음을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 4 항에 있어서, 산화 세라믹 요소의 부분에 대한 탄소 부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정될 수 있음을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 5 항에 있어서, 산화 세라믹 요소의 부분에 대한 탄소 부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정될 수 있음을 특징으로 하는 마찰 시스템.
제 6 항에 있어서, 산화 세라믹 요소의 부분에 대한 탄소 부분의 비는 마찰층의 마찰계수에 영향을 미치기 위해 수정될 수 있음을 특징으로 하는 마찰 시스템.